六分儀原理-課件

第五章求天體真高度

由天文航海定位原理已知，利用天體來測(cè)定船位，必須得到天文船位圓的半徑，也就是天體的真頂距，航海上常通過天體高度來得到這項(xiàng)船位圓要素。六分儀就是用來觀測(cè)天體高度的測(cè)角儀器。掌握觀測(cè)天體高度的方法和改正觀測(cè)高度求真高度就是本章要解決的問題。1ppt課件第一節(jié)航海六分儀

一、航海六分儀及其測(cè)角原理

1．六分儀的結(jié)構(gòu)六分儀(sextant)的構(gòu)件和名稱

2ppt課件3ppt課件

2．測(cè)角原理

六分儀的測(cè)角原理基于平面鏡反射定理即：光線的入射角等于反射角

光線連續(xù)經(jīng)過兩個(gè)平面鏡反射，光線入射方向與最后反射出方向的夾角，等于兩鏡夾角的二倍。

4ppt課件1=2透明鏡反射鏡水天線刻度弧動(dòng)鏡望遠(yuǎn)鏡定鏡S3=4HBA=3+4=23OAB=22h=HBA-OAB=23-22=2(3-2)AOBH=2天體高度是動(dòng)定兩鏡平面夾角的二倍。5ppt課件3．六分儀測(cè)角讀數(shù)的讀取法

在六分儀的刻度弧上，從0°向左到140°一段弧長(zhǎng)叫主弧，讀數(shù)為正（＋）；

從0°向右到5°一小段弧長(zhǎng)叫余弧，讀數(shù)為負(fù)（－）。

六分儀測(cè)角讀數(shù)分別可由刻度弧、鼓輪和游標(biāo)三個(gè)部分相加讀出。

6ppt課件h＝51°21′.67ppt課件

(2)余弧儀測(cè)角讀數(shù)

余弧讀數(shù)=-(60-從鼓輪和游標(biāo)上讀取的分和分的小數(shù))=

-(1°+(60

－45.8))=-1°14.28ppt課件二、航海六分儀的檢查和校正

1．永久性誤差

永久性誤差是由于制造工藝的缺陷而引起的系統(tǒng)誤差。

(1)偏心差(centeringerror)：指標(biāo)臂的轉(zhuǎn)軸中心與刻度弧的中心不重合所引起的誤差。

9ppt課件(2)棱性差(optionerror)：動(dòng)鏡、定鏡及濾光片前后鏡表面互相不平行，各鏡表面不平而引起的偏差。

(3)刻度差(wormandrackerror)：刻度弧、鼓輪和游標(biāo)的分劃刻度不準(zhǔn)所致。

10ppt課件這三項(xiàng)系統(tǒng)誤差統(tǒng)稱為六分儀器差S，出廠前已測(cè)定好，可以從六分儀箱蓋內(nèi)的六分儀鑒定書中，以測(cè)角為引數(shù)查取，供觀測(cè)高度后的修正。

11ppt課件2．可校正誤差

(1)垂直差又稱動(dòng)鏡差(perpendicularity)

產(chǎn)生原因：動(dòng)鏡鏡面不垂直于刻度弧平面。

檢查與校正：將指標(biāo)臂移至35°左右，左手平握六分儀，刻度弧朝外。

12ppt課件13ppt課件(2)邊差定鏡差(sideerror)

產(chǎn)生原因：定鏡鏡面不垂直于刻度弧平面。

檢查與校正：加適當(dāng)濾光片，將指標(biāo)臂放在0°，六分儀保持垂直對(duì)準(zhǔn)太陽(或星體)，

14ppt課件觀察太陽（或星體）和其反射影像是否有左右分開現(xiàn)象。如有說明存在邊差。

15ppt課件可用校正扳手調(diào)整定鏡后遠(yuǎn)離架體的校正螺絲。直到天體的直射影像與反射影像重合為止。16ppt課件(3)指標(biāo)差i(indexerror)

定義：刻度弧上的0°與動(dòng)、定兩鏡平行時(shí)的六分儀讀數(shù)m之差稱為指標(biāo)差i。

i＝0°－m產(chǎn)生原因：當(dāng)動(dòng)鏡和定鏡平行時(shí)，指標(biāo)臂不指0。17ppt課件

①利用水天線測(cè)定指標(biāo)差

指標(biāo)臂放在0°，直射和反射水天線上下錯(cuò)開，則存在指標(biāo)差i。轉(zhuǎn)動(dòng)鼓輪，使直射和反射水天線嚴(yán)密相接成一直線，此時(shí)六分儀讀數(shù)為m，則

i＝0－m。

18ppt課件轉(zhuǎn)動(dòng)鼓輪，使直射和反射水天線嚴(yán)密相接成一直線，此時(shí)六分儀讀數(shù)為m，則

i＝0－m。19ppt課件②利用星體測(cè)定指標(biāo)差

觀測(cè)星體高度時(shí)，可利用星體測(cè)定指標(biāo)差。所選用的星體不宜太亮，這樣能重合得準(zhǔn)。

20ppt課件

③利用太陽測(cè)定指標(biāo)差

指標(biāo)臂放在0°，選好濾光片對(duì)準(zhǔn)太陽，

21ppt課件上切一次，其讀數(shù)為m1

，下切一次，其讀數(shù)為m2，

i=0°-m22ppt課件用太陽測(cè)定指標(biāo)差可以檢查觀測(cè)的質(zhì)量。

太陽觀測(cè)視半徑為：

m0m1m223ppt課件|太陽當(dāng)天視半徑R－太陽觀測(cè)視半徑R|≤0′.2上切讀數(shù)m1下切讀數(shù)m2|R-R|≤0’.2是否i=o°-m24ppt課件

例4－5－1：1986年3月21日，用太陽測(cè)指標(biāo)差，測(cè)得上切讀數(shù)m1=－34.0,下切讀數(shù)m2=30.5；由《航海天文歷》查得當(dāng)天的太陽視半徑為16.1，求指標(biāo)差i，并檢查指標(biāo)差的觀測(cè)質(zhì)量。R=(30.5＋34.0)/4=16.0i=0°－(－34.0+30.5)/2

=1°.7525ppt課件當(dāng)指標(biāo)差i超過6′時(shí)，就應(yīng)縮小它。

方法是：將指標(biāo)臂置于000.0處，調(diào)整定鏡后面接近架體的校正螺絲。使星體或水天線的直接影像和反射影像重合。重新校正定鏡的邊差，再測(cè)定指標(biāo)差，

26ppt課件校正六分儀的步驟：動(dòng)鏡垂直差定鏡邊差測(cè)定指標(biāo)差否是i<6/縮小指標(biāo)差記下指標(biāo)差27ppt課件利用遠(yuǎn)物標(biāo)校正航海六分儀！物標(biāo)到測(cè)者的距離大于1海里。否則會(huì)產(chǎn)生視差如果所測(cè)物標(biāo)較近，由于光線到達(dá)六分儀的兩鏡是不平行的，其間存在一個(gè)夾角y，稱為六分儀視差角y。當(dāng)物標(biāo)無窮遠(yuǎn)時(shí)，視差為零，物標(biāo)越近，視差越大。

28ppt課件三使用航海六分儀觀測(cè)天體的方法大擺找切線小擺找切點(diǎn)微擺等相切29ppt課件第二節(jié)求天體真高度

天體觀測(cè)高度ho=hs+（i+s）

一、影響觀測(cè)高度的因素30ppt課件1．蒙氣差(refraction)

天體視方向與天體真方向的夾角稱為蒙氣差或折光差。

ρh'h'tHAZBB'ht′=h′-ρ蒙氣差訂正值恒為“－”。

31ppt課件經(jīng)驗(yàn)公式為：

平均蒙氣差經(jīng)驗(yàn)公式為：ρ0＝1.00145ctgh－0.00111ctg3h天體越高，蒙氣差越小。32ppt課件為了使求得的平均蒙氣差來代替實(shí)際蒙氣差而不產(chǎn)生較大誤差：通常要避免觀測(cè)高度小于15°的天體。最好觀測(cè)高度大于30°的天體。33ppt課件

2．眼高差d(dip)

測(cè)者視地平與真地平之間的夾角稱為眼高差或海地平俯角。眼高差訂正恒為“－”

ρh〃h'tBB'dhoMFHAZe34ppt課件眼高差計(jì)算公式為：

用它來代替實(shí)際觀測(cè)時(shí)的眼高差將會(huì)產(chǎn)生一定的誤差，該誤差屬未定系統(tǒng)誤差。

實(shí)際眼高差與表列眼高差不一致，是引起天文船位線和天文船位系統(tǒng)誤差的主要原因之一。35ppt課件

3．視差(parallax)

天體地心真高度與地面真高度之差稱為天體視差p。視差恒為“+”ht

=ht′+pORAZB′BDDhtht′Sinp=sinp0cosht′p=p0cosht′天體距離越遠(yuǎn)，視差越小;

天體越高，視差越小;恒星、木星、土星p＝0。p0p36ppt課件

4．半徑差SD(semi-diameter)

天體中心高度與所測(cè)下邊(或上邊)高度之差稱為半徑差SD。半徑差的訂正值有“±”。

HMZhhSDSDh37ppt課件天體的視半徑（半徑差）是隨天體和地球之間距離而變化。如當(dāng)?shù)厍蜃羁拷枙r(shí)，SD最大為16′.3(12月～1月)；最遠(yuǎn)時(shí)，SD最小為15′.8(6月～7月)，平均視半徑為16′.0。航海天文歷中天體位置表的太陽欄內(nèi)，列有三天一值的太陽視半徑，可根據(jù)日期查取。

38ppt課件二、天體觀測(cè)高度的改正

1．天體高度逐項(xiàng)改正

h＝hs＋（i+s）－d－ρ＋p±SD

2．求太陽真高度39ppt課件在英版《航海天文歷》首頁左邊的觀測(cè)高度修正表，是將幾項(xiàng)組合起來，編成太陽高度改正表。

40ppt課件(1)眼高差表d：以測(cè)者眼高e(m或ft)查取眼高差。

(2)太陽改正表c：查表引數(shù)為觀測(cè)日期段和太陽下邊或上邊觀測(cè)高度，分別查取太陽下邊或太陽上邊的高度改正，查表時(shí)需作簡(jiǎn)單內(nèi)插。

41ppt課件

例4－5－21996年4月26日，測(cè)得太陽下邊六分儀高度讀數(shù)3205.4，指標(biāo)差和器差為－1.2，測(cè)者眼高e為8m，求太陽真高度。

hs

3205.4i+s

-1.2

d-5.0__________________h

3159.2c+14.5

__________________ht

3213.742ppt課件

3．求星體真高度

(1)求恒星、土星和木星真高度

ht﹡＝hs﹡＋（i+s）－d－ρ

＝hs﹡＋（i+s）＋（－d）＋（－ρ）

＝hs﹡＋（i+s）＋《眼高差表》＋《星體高度改正表》

＝hs﹡＋（i+s）＋d＋c眼高差表：共用。

星體高度改正c：平均蒙氣差表，查表引數(shù)觀測(cè)高度。

43ppt課件

例4-5-31996年7月6日，測(cè)得織女一高度讀數(shù)1726.4，指標(biāo)差和器差為-1.8，測(cè)者眼高e為21m，求織女一真高度。

hs

1726.4

i+s-1.8d-8.1____________________h1716.5c-3.1____________________ht1713.4

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(2)求金星、火星真高度

ht♀♂＝hs♀♂＋（i+s）-d-ρ＋pcosh

＝hs♀♂

＋（i+s）＋（-d）＋（-ρ）＋（pcosh）＝hs♀♂

＋（i+s）＋《眼高差表》＋《星體高度改正表》＋《行星補(bǔ)充改正表》＝hs♀♂＋（i+s）＋d＋c＋c

45ppt課件

眼高差表：共用。

星體高度改正c：共用。行星高度補(bǔ)充改正c:查表引數(shù)是觀測(cè)日期和地面觀測(cè)高度h。

46ppt課件

例4-5-51996年1月2日，測(cè)得金星高度六分儀讀數(shù)2518.8，指標(biāo)差和器差為-0.8，測(cè)者